超高层建筑三维风致响应时程分析

进行了某复杂体形超高层建筑顺风向、横风向及扭转风致振动时程分析,用每层质量集中于楼板并视之为刚片的高层建筑层间结构模型代替精细有限元模型。计算结果显示结构位移响应以1阶模态响应为主,该模型代替精确有限元模型能够满足工程计算需要;对于质量中心和刚度中心重合的结构,扭转加速度响应在合加速度响应中占有的比例较小。     

基于简化渐进破坏的低矮房屋围护结构风致易损性分析

轻质框架低矮房屋被广泛用于民宅、厂房以及其他基础设施建设.然而,多起风灾调查发现,低矮房屋在强风中破坏严重,其破坏形式主要表现为围护结构受损,因此有必要对低矮房屋围护结构风灾损失开展相关研究.基于简化的三阶段渐进破坏过程,提出了低矮房屋围护结构风致易损性分析方法.在该方法中,同时考虑飞掷物冲击和强风压造成的门窗破坏,以确定开孔工况;通过伯努利方程模拟内压响应;利用Copula函数考虑屋面构件关联破坏;提出基于蒙特卡洛随机模拟的易损性分析流程,并结合木质框架房屋开展算例分析;进一步通过建立风速风向联合概率模型以考虑风向效应.研究表明,迎风墙构件在强风中往往面临着较高风险,且忽略风向效应可能会低估房屋的风致损失程度.     

基于简化渐进破坏的低矮房屋围护结构风致易损性分析

轻质框架低矮房屋被广泛用于民宅、厂房以及其他基础设施建设.然而,多起风灾调查发现,低矮房屋在强风中破坏严重,其破坏形式主要表现为围护结构受损,因此有必要对低矮房屋围护结构风灾损失开展相关研究.基于简化的三阶段渐进破坏过程,提出了低矮房屋围护结构风致易损性分析方法.在该方法中,同时考虑飞掷物冲击和强风压造成的门窗破坏,以确定开孔工况;通过伯努利方程模拟内压响应;利用Copula函数考虑屋面构件关联破坏;提出基于蒙特卡洛随机模拟的易损性分析流程,并结合木质框架房屋开展算例分析;进一步通过建立风速风向联合概率模型以考虑风向效应.研究表明,迎风墙构件在强风中往往面临着较高风险,且忽略风向效应可能会低估房屋的风致损失程度.     

某高层建筑结构风致响应干扰效应研究

结合某高层建筑风洞模型试验,详细分析了不同工况下结构的风致响应,对干扰效应进行了深入研究。结果表明:基底弯矩的干扰效应主要表现为遮挡效应,遮挡使峰值弯矩减小,但是干扰位于侧风向或者下风向时,有可能使结构的峰值弯矩增大。受扰后,基底弯矩背景分量的变化规律与平均分量较为类似,共振分量的变化规律不明显。峰值加速度受扰后的变化也没有规律性。     

活塞位置对大型煤气柜风致响应的影响研究

大型煤气柜是重要的储存煤气的装置,其结构任意变形都可能引起设备故障。与一般结构不同,根据储气量的大小,煤气柜结构活塞的位置不断变化,这样使得结构的动力特性与风致响应发生变化,基于刚性模型表面测压风洞试验,得到了大型煤气柜表面风荷载时程,进而通过有限元方法和随机振动原理进行了活塞处于不同位置的结构风致响应。文章分析了活塞位置对煤气柜风致响应的影响,得到了一些有用的结论。     

高层钢结构风致响应研究

高层钢结构的风致响应是高层钢结构设计分析的重要内容.首先,对目前常用的风荷载计算方法进行归纳,包括规范近似方法、风洞试验、现场实测、数值模拟方法等.其次,对高层钢结构的响应计算方法进行总结,并阐述关键的控制指标.进而,以某高层钢框架结构为例,进行风场模拟、风致响应的计算分析.最后,对于高层钢结构风致响应进行总结和展望.     

变电构架避雷针结构的风致动力响应与加固分析

以某500 kV变电站构架避雷针结构为背景,建立了典型构架避雷针结构的有限元模型,对其进行模态分析、频域内的谐响应分析和不同风向角下结构的动力响应分析并与单根避雷针进行了对比。结果表明:设置避雷针的变电构架模态频率分布较为密集,振型主要以避雷针的局部振动为主。在设计风荷载作用下,典型构架避雷针整体结构的中间避雷针受力较为不利,避雷针和横梁的相贯T型节点处以及中间变截面处应力水平较高,说明其构造不合理,需要对上述部位进行加固处理。对比加固前后结构的风振动力响应可知,在T型节点处设加劲肋可有效减轻避雷针和横梁相贯节点处的应力集中现象。对比相同工况下结构的动静力计算结果,建议按照现行规范设计构架避雷针结构时,将拟静力分析结果乘以一个动力放大系数,以策安全。     

悬挑式张弦罩棚结构的风致疲劳分析

悬挑式张弦梁结构是由传统张弦梁结构改进的高效空间结构,其单榀张弦梁结构由上拉索、弦杆以及下抗风索组合而成。由于此类结构的风致振动效应显著,有必要研究其风致疲劳效应的影响。为研究悬挑式张弦罩棚结构的风致疲劳损伤,以某体育场罩棚为研究对象,采用几何缩尺比为1∶150的ABS塑料刚性模型进行B类风场下的风洞试验,得到各测点的风压时程数据,转化为有限元模型的节点风荷载进行风致振动响应分析并得到拉索的应力时程。利用雨流计数法对拉索的应力时程进行统计计数,并结合EuroCode2中所推荐的拉索S-N曲线,采用Miner准则对拉索的疲劳损伤进行线性累积,从而对该悬挑式张弦梁结构中的拉索进行疲劳损伤评估。结果表明：拉索构件的风致疲劳损伤随风向角变化明显,最不利风向角在180°附近;由于拉索构件的几何非线性特性,其疲劳损伤随风速变化呈非线性增长趋势。     

Y形截面超高层建筑结构风致响应研究

对某Y形截面超高层建筑进行高频天平测力风洞试验,研究该建筑在单体和群体工况下的结构风致响应.结果表明:单体工况与群体工况下该建筑基底弯矩、等效静风荷载、楼层剪力和等效体形系数的变化规律基本一致;单体工况下该建筑的基底弯矩极大值及各楼层剪力均大于群体工况下的结果,但2种工况下的等效静风荷载分布较接近;除塔冠外,按规范计算...     

大跨结构屋盖风致响应状态Newmark法

本文运用状态空间Newmark法,推导了大跨屋盖结构在时域内的随机风致响应和风振系数的计算方法。通过对一大跨平面空间网架结构的建模分析,计算得到了屋盖的随机风致动力响应时程,研究了屋盖的荷载风振系数和位移风振系数,分析比较了表面两种风振系数的分布特性和变化规律,研究结果可以作为大跨度网架屋盖风荷载设计的一种参考。     

一种基于可靠度分析的简化风振系数

为将风致响应分析与体系可靠性评价结合起来,提出了一种基于可靠度分析的简化风振系数。该简化风振系数通过计算出风荷载动力效应下与静风作用下结构整体最大位移或极限承载能力的比值,将动力可靠度问题转变为静力可靠度问题,方便了可靠度的求解。同时采用该简化风振系数进行分析还能给出峰值因子一个合理的取值。示例验算过程表明,该简化风振系数具有较好的效果。这为实现考虑风致响应的可靠度分析提供了一种方法。     

大跨度梯形钢屋架双坡屋盖风振响应和风振系数研究

基于随机振动理论,在频域内采用风力谱分析法进行大跨度梯形钢屋架双坡屋盖随机振动分析,用Davenport风速谱计算屋盖的风振响应和风振系数.讨论基本风压、屋盖跨度、屋盖重量、阻尼比、地貌类别和支座约束等参数对风振系数的影响,利用参数分析的结果,归纳出大跨度梯形钢屋架双坡屋盖风振系数实用公式.     

单层双曲抛物面网壳风振响应研究

运用网壳结构频域分析法,选取六类参数在其常用变化范围内,对单层双曲抛物面网壳进行风致振动节点位移响应分析,通过数值统计分析得到了六类参数变化对风致振动节点位移响应和风振系数的影响规律,结果表明:阻尼、地貌类型、支座高度参数是节点位移风振响应和风振系数的主要影响因素。     

火炬系统塔架的风振响应分析及风振系数

采用有限元法对火炬系统的塔架进行了固有振动分析,得到结构基本周期;并与采用STADDPRO/CHINA计算软件、CEC FASTEEL SUITE计算软件、规范给定的计算公式算得塔架结构的基本周期对比.结果表明,三种计算软件分析的结果非常接近,而规范给定的计算公式结果不同.进而,分别采用AR模型和小波分析模型模拟脉动风荷载,对塔架进行风振响应分析,获得不同高度处各节点的位移及加速度响应,统计了风振系数取值,并与现行规范进行比较,为实现将塔架结构风振响应简化成静力分析提供一个初步的研究方法.     

实用大空间建筑火灾空气升温经验公式

建立了大空间建筑火灾空气升温过程中温度非定场的简化模型，提出了大空间建筑火灾的空气升温数学模型，在大量数值实验基础上，回归出数学模型中的待定常数，建立了既满足建筑结构有限元分析中对升温的精度要求，又易于被工程技术人员使用的大空间建筑火灾空气升温经验公式。     

重复爆炸条件下地冲击效应试验研究

为探索常规武器重复打击下岩石介质中压力波及正压作用时间随传播距离的增加而衰减的规律,进行岩石介质中不同比例装药和比例距离的一次钻孔爆炸和重复钻孔爆炸试验。试验结果表明：在相同试验条件下,相同测点处一次钻孔爆炸所产生的峰值压力和正压作用时间要小于二次钻孔爆炸,其衰减速度要低于二次钻孔爆炸,但其衰减趋势均符合岩石介质中压力波衰减规律。对试验结果进行分析,给出峰值压力和正压作用时间随比例距离增加而衰减的关系曲线,并拟合得出相应的经验公式,揭示峰值压力和正压作用时间随比例距离增加而呈指数衰减的规律。     

张力膜结构耦合风振分析

实验及计算结果证明,张力膜结构的风振分析必须考虑其与风场间的耦合效应。但到目前为止,还没有一种普遍适用的简化力学模型能较好地对其进行模拟。针对该问题对双坡张力膜屋面利用RNGk-ε模型进行了考虑流固耦合的直接数值模拟,并与实验结果及不考虑耦合的计算结果进行了对比,结果表明该方法可以较好地求解张力膜结构的耦合风振问题。     

非高斯风压时程峰值因子的简化计算式

采用Hermite矩模型可将非高斯时程表示为高斯时程的非线性函数,建立了非高斯时程和高斯时程之间的一一对应关系,也建立了非高斯峰值因子和高斯峰值因子之间的一一对应关系,为非高斯峰值因子、极值的计算奠定了理论基础。介绍了软化时程、硬化时程和偏斜时程的Hermite矩模型变换理论,明确了高阶矩模型的单调变换范围;在此基础上,研究了软化时程非高斯峰值因子简化计算式的理论误差。结果表明由简化计算式得到的非高斯峰值因子略大,其误差均小于20%。利用非高斯峰值因子的简化计算式,计算了平屋盖表面典型测压点的非高斯峰值因子和风压极值。分析结果表明：绝大多数测压时程样本属于软化时程,极少数样本属于硬化时程或偏斜时程;利用非高斯峰值因子的简化计算式,需要考虑测压时程的随机特性,取多个时程样本峰值因子的平均值作为非高斯峰值因子的代表值。     

重复爆炸条件下地冲击效应试验研究

 为探索常规武器重复打击下岩石介质中压力波及正压作用时间随传播距离的增加而衰减的规律,进行岩石介质中不同比例装药和比例距离的一次钻孔爆炸和重复钻孔爆炸试验。试验结果表明：在相同试验条件下,相同测点处一次钻孔爆炸所产生的峰值压力和正压作用时间要小于二次钻孔爆炸,其衰减速度要低于二次钻孔爆炸,但其衰减趋势均符合岩石介质中压力波衰减规律。对试验结果进行分析,给出峰值压力和正压作用时间随比例距离增加而衰减的关系曲线,并拟合得出相应的经验公式,揭示峰值压力和正压作用时间随比例距离增加而呈指数衰减的规律。     

某超高层建筑的脉动风荷载模拟及风振分析

结合总高438.6 m的某超高层建筑,采用现在广泛流行的线性滤波法中的AR自回归模型,模拟了该结构具有随机性、时间相关性、空间相关性的28条顺风向脉动风荷载时程样本,并对结构进行了风振响应分析。